尸体温度与环境温度间温差的冷却动力学特征_段晓飞.pdf

法 医 学 杂 志 2022年 10月 第38卷 第5期尸体温度与环境温度间温差的冷却动力学特征段晓飞1，郭子龙1，姚震2，刘引娣1，胡海1，胡周杨11.陕西省公安司法鉴定中心，陕西 西安 710016；2.国家毒品实验室陕西分中心，陕西 西安 710016摘要：目的 参照反应动力学方法，研究尸体温度与环境温度间温差（简称“尸温差”）的冷却动力学特征。方法 将 30只家兔随机分为 5组，每组 6只，心内快速注射 10%氯化钾溶液，处死后将尸体分别置于5、10、15、20、25 环境条件下，每分钟自动测量一次直肠温度，持续20 h，将测得的尸体温度减去环境温度，利用反应动力学公式对尸温差数据进行计算，通过拟合线性回归方程进行分析，并将实验结果应用于人体死后尸温差数据进行验证。结果 不同环境条件下，家兔死后尸温差-ln（C/C0）的线性决定系数均为0.99，与时间t呈较好的线性关系，人体死后尸温差数据应用情况与动物实验结果一致。结论 稳定条件下，家兔死后尸温差冷却过程属一级动力反应，该方法同样适用于人体死后尸温差变化规律的研究。关键词：法医病理学；动力学；尸体温度；环境温度；冷却；家兔中图分类号：DF795.1 文献标志码：A doi：10.12116/j.issn.1004-5619.2021.411117文章编号：1004-5619（2022）05-0579-05Cooling Kinetic Characteristics of Temperature Difference between Cadaver Temperature and Ambient TemperatureDUAN Xiao-fei1,GUO Zi-long1,YAO Zhen2,LIU Yin-di1,HU Hai1,HU Zhou-yang11.Shaanxi Public Security Bureau，Xi an 710016，China；2.National Anti-Drug Laboratory Shaanxi Regional Center,Xi an 710016，ChinaAbstract：Objective To study the cooling reaction kinetic characteristics of the temperature difference between cadaver temperature and ambient temperature（hereinafter referred to as“cadaver temperature difference”）according to the reaction kinetics method.Methods Thirty rabbits were randomly divided into 5 groups with 6 rabbits in each group.The rabbits were injected with 10%potassium chloride solution intravenously.After death,the rabbits were placed at 5,10,15,20 and 25 environment condition,respectively,and the rectal temperature was measured every minute for 20 hours.The measured cadaver temperature was subtracted from ambient temperature,and the cadaver temperature difference data was calculated using the reaction kinetics formula.The linear regression equation was fitted for analysis,and the experimental results were applied to the temperature difference data of human body after death for verification.Results Under different environmental conditions,the linear coefficient determination of temperature difference-ln（C/C0）in rabbits was 0.99,showing a good linear relationship with time t.The application of human body temperature data after death was consistent with the results of animal experiments.Conclusion Under stable conditions,the temperature difference cooling process after death in rabbits is a first-order kinetic response.The method can also be used to study the temperature difference in human body after death.Keywords：forensic pathology;kinetics;cadaver temperature;ambient temperature;cooling;rabbits反应动力学是研究化学反应速率以及各种因素对化学反应速率影响的学科，研究内容包括反应级数（各项物质浓度指数代数和）、反应速率常数和半衰期等指标1。日常生活实践中，该理论在化学工程领域应用最为广泛2，其次是药物代谢研究领域3，热力学方面研究相对较少（主要集中在冶金工业方面）4。本研究通过动物实验，将环境温度、湿度、体质量等影响因素控制在一定范围内，借鉴反应动力学分析方法，论著 基金项目：公安部科技计划应用创新资助项目（2021YY41）作者简介：段晓飞（1982），男，硕士，副主任法医师，主要从事法医病理学研究；E-mail：通信作者：姚震，男，硕士，主任法医师，主要从事法医病理学研究；E-mail：引用格式：段晓飞，郭子龙，姚震，等.尸体温度与环境温度间温差的冷却动力学特征J.法医学杂志，2022，38（5）：579-583.To cite：DUAN X F，GUO Z L，YAO Z，et al.Cooling kinetic characteristics of temperature difference between cadaver temperature and ambient temperatureJ.Fayixue Zazhi，2022，38（5）：579-583.579Journal of Forensic Medicine,October 2022,Vol.38,No.5研究家兔死后尸温差（尸体温度减去环境温度）冷却动力学特征，为进一步探索人死后尸体温度变化规律提供新的研究方法。1材料与方法1.1 实验动物及模型建立30只健康家兔（由西安交通大学医学部实验动物中心提供）在通风环境下适应性饲养1周。体质量控制在2.53.0 kg，雌雄不限，随机分为5组，每组6只，通过心内快速注射10%氯化钾溶液将其处死（1 min内即可死亡），将DL50系列大屏高精度USB型可充电实验室温湿度记录仪（杭州西府科技有限公司）的探针插入直肠 68 cm 处，将尸体分别置于 5、10、15、20、25 高低温交变湿热试验箱（无锡德华仕环境科技有限公司）中进行监测，湿度控制在60%70%。本研究通过西安交通大学医学部医学生物科研伦理审批（编号20211702）。1.2 冷却动力学研究方法1.2.1 尸体温度监测及统计分析直肠温度主要用于早期死亡时间推断5，因此本研究主要对家兔死后 20 h的尸体温度数据进行测量并记录。实验以直肠温度测量值达最高峰时为初始温度（5 min 内可达到），开始有效记录尸体温度变化，时间间隔设置为 1 min，连续记录 20 h。将尸温差用均值标准差（x s）表示按照文献6方法换算成-ln（C/C0）形式（C 表示温度），应用 STATA 15.0 软件（美国 StataCorp公司）做回归方程斜率（拟合曲线）图并分析R2值，R2值越接近1越说明相关性好。1.2.2 反应级数的确定参照反应动力学模型7，利用一级动力学公式（1）计算尸温差的冷却速率，然后进行线性回归分析，比较线性方程的决定系数。-ln（C/C0）=Kt，（1）式中，C0表示初始温度，C 表示下降后的尸体温度，t为下降时间，K为一级反应速率常数。1.2.3 一级反应动力学特征一级反应动力学特征包括 KA单位为 S-1，lnCA与 t成线性关系，半衰期t1/2与C0无关8。参照文献9，半衰期计算公式为：t1/2=-ln0.5（1/K），（2）式中，t1/2为尸温差的半衰期，K 为一级反应速率常数。采用多因素方差分析方法对每组实验动物的半衰期数据进行统计分析，检验水准=0.05。1.3 数据验证鉴于实际工作中很难实现长时间连续监测人的尸体温度变化，且需将环境温度控制在稳定状态。因此，本研究利用 Marshall等报道的人体死后（环境温度分别为5、13、16、18、21、24）“从尸体直肠温度下降推断死后经历时间表”10中的数据进行方法验证。首先确定该表中不同温度实验组的尸温差初始值，然后计算尸温差下降1/2的数值，再用人体初始温度（37）减去尸温差的 1/2，最后在表格中找出对应的尸体温度数值和死亡时间，比较不同温度条件下尸温差的半衰期是否一致。2结果2.1 家兔尸温差选择每小时的尸温差数据进行统计，结果（表 1）显示：家兔死后的尸体初始温度范围在39.342.3，明显高于人体的37.2。但是从整体变化趋势看，5个温度组的尸体温度下降规律均表现为先慢后快，而后又逐渐变慢的过程；5 个温度组均显示，在相同的时间点，环境温度越高，尸体温度与环境温度的差值越小，尸温差随环境温度的增加呈递减趋势。2.2 尸温差冷却动力学分析2.2.1 动力级数确定将表 1 中的数据，利用反应动力学公式（1）确定反应级数。结果显示：5个温度组的时线性方程的决定系数（R2）均为0.99（表2），尸温差-ln（C/C0）与t具有较好的相关性，符合一级动力学特征。2.2.2 反应速率常数K及半衰期反 应 速 率 常 数 K 为 线 性 方 程 的 斜 率11，如 y=0.097t+0.196 中 t 的系数为 0.097，即反应速率常数 K为 0.097，半衰期可在反应速率常数的基础上利用计算公式（2）进行推导，结果（表3）示：5个温度组的反应速率常数在 0.0970.111，半衰期时长为 6.247.14 h。其中尸温差的反应速率不随环境温度升高而增加。2.2.3 尸温差半衰期的统计分析为验证尸温差半衰期的准确性，本研究将公式（2）推导出的数值与实验的原始数据进行比对，结果（表 4）显示，不同环境温度的尸温差半衰期时长接近一致如10 温度组，公式（2）计算的半衰期为6.30 h，查表 1 第一个半衰期为（6.080.92）h，第二个半衰期为（11.961.70）h，第三个半衰期为（19.312.78）h。统计结果显示：F半衰期=1 298.47，P0.05；F环境温度=3.45，P0.05。说明环境温度不影响不同温度组内尸温差半衰期时长，即在不同温度条件下，尸温差的半衰期变化规律基本相同。580法 医 学 杂 志 2022年 10月 第38卷 第5期2.3 数据验证按照1.3节方法对人体